Графеновый фильтр захватывает и уничтожает бактерии

Москва, 13:32, 08 Окт 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.

Ученые из Райсовского университета превратили лазерно-индуцированный графен (ЛИГ) в самостоятельно стерилизующиеся фильтры. Захватывая бактерии из воздуха, они убивают их слабыми импульсами электричества.

Гибкий фильтр был разработан в лаборатории химика Джеймса Тура, сообщает sciencedaily.com. Устройство представляет особый интерес для больниц. По данным Центра контроля и предотвращения заболеваний, шансы человека заразиться устойчивым к антибиотикам патогенном при госпитализации – 1 к 31.

Устройство описано в ACS Nano. Оно захватывает бактерии, грибки, споры, прионы, эндотоксины и другие биологические загрязнители, разносимые каплями, аэрозолями и взвешенными частицами. Фильтр предотвращает размножение патогенов, периодически нагревая их до 350°С. Этого достаточно для уничтожения микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности. Фильтру требуется мало энергии, он нагревается и охлаждается за секунды.

ЛИГ – проводящая пена из чистых углеродных листов атомарной толщины, синтезированных путем нагрева полиимида промышленным лазерным резаком. Процесс был открыт лабораторией Тура в 2014-м. Для фильтра созданный лазером графен наносили на обе стороны полиимида, получая трехмерную решетку, где полимер поддерживает пену. Изменение температуры луча привело к появлению плотного массива углеродных волокон с небольшими, поперечно связанными листами под ними.

Под действием тока джоулев нагрев поднимает температуру материала выше 300°С. Этого достаточно для уничтожения захваченных патогенов и веществ, способных служить пищей новым микроорганизмам и активаторами иммунной системы человека

Авторы предполагают, что один фильтр из ЛИГ может заменить 2 очищающих камеры, которыми, по стандартам, должна оснащаться больничная вентиляция.

 «Находясь в госпитале, пациенты часто заражаются бактериями и их метаболическими продуктами, способными вызвать, например, сепсис, — сказал Тур. – Требуются новые методы для борьбы с воздушным переносом патогенов».

Авторы 90 ч тестировали ЛИГ в вакуумной фильтрационной системе, обрабатывающей 10 литров воздуха в минуту.  Джоулев нагрев успешно очистил устройство от всех патогенов и побочных продуктов. Инкубация фильтров следующие 130 ч не показала роста бактерий на нагретых участках, в отличие от контрольного образца, где температура не менялась.

Самостоятельная стерилизация позволит реже менять устройства. Авторы считают, что помимо больниц, фильтры подойдут для вентиляционных систем самолетов.